固体物理_晶体的宏观_微观特征_2012

一、晶体宏观特征（必考其一）1.晶体的自限性（自范性）：自发形成封闭几何外形的能力。

2.晶面角守恒定律：同一种晶体在相同的温度和压力下，对应晶面之间的夹角不变。

3.晶体的解理性（Cleave property）：晶体受到外力作用时会沿着某一个或几个特定的晶面劈裂开的性质称为解理性。

4-晶体的各向异性（anisotropy）：沿晶体内部的不同方向上有不同的物理性质。

5.晶体的均匀性（homogeneity ）：内部各部分的宏观性质相同。

6.晶体的对称性（symmetry）：由于内部质点有规则排列而形成的特殊性质。

7.晶体的稳定性：与同种物质的其他形态（气态、液态、非晶态、等离子态等）相比，晶体的内能最小、最稳定。

晶体具有固定的熔点，而非晶体则没有固定的熔点。

二、空间点阵（基元、原胞（primitive cell）> 晶胞（conventional cell）> B 格子、WS 原胞）1.基元：组成晶体的最小结构单元。

2.初基原胞（原胞）：一个晶格最小的周期性单元，称为原胞。

3.惯用原胞（晶胞）：能使原胞同时反映晶体对称性和周期性特征的重复单元,称为晶胞。

4.B格子：如果晶体只由一种原子构成，且基元是一个原子，则原子中心与阵点重合，这种晶格称为布拉菲格子，或称B格子。

5.WS原胞：WS原胞是以晶格中某一格点为中心，作其与近邻的所有格点连线的垂直平分面，这些平面所围成的以该点为中心的凸多面体即为该点的WS原胞。

作法：（1）任选一格点为原点；（2）将原点与各级近邻的格点连线，得到几组格矢；（3）作这几组格矢的中垂面，这些中垂面绕原点围成的最小区域称W-S原胞。

三、第一布里渊区（二维）：从倒格子点阵的原点出发，作出它最近邻点的倒格子点阵矢量，并作出每个矢量的垂直平分面，可得到倒格子的WS原胞，称为第一布里渊区。

注：写出二维坐标系j> b P b2（ b为倒格子基矢）。

四、晶体的对称性、晶系、密堆积、配位数（一至二）；1.晶体的对称性：晶体经过某种对称操作后物体能自身重合的性质，2.晶系：根据晶体空间点阵中6个点阵参数之间相对关系的特点而将其分为7类，各自称一晶系。

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总复习
第二章 晶体结合 一、原子的负电性
负电性＝常数（电离能＋亲和能） 电离能：让原子失去电子所必需消耗的能量 亲和能：处于基态的中性气态原子获得一个电子所放出的能量
负电性大的原子，易于获得电子。 负电性小的原子，易于失去电子。
二、晶体结合的基本类型及其特性
1、离子结合：正负离子之间的库仑相互作用，强键
总复习
一维单原子链
重要结论：
试探解为： xn Aei(tnaq)
色散关系：
w2 2 (1 cosqa)
m
2
m
sin( qa ) 2
m
sin( qa ) 2
中心布里渊区范围： q
a
a
振动模式数目（格波数目）：N
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格波
总复习
• 格波：晶体中所有原子共同参与的一种 频率相同的振 动，不同原子间有振动
总复习
第一章 晶体结构
一、晶体的宏观特性：周期性、对称性、方向性（各向异性）
二、晶体的微观结构
1. 空间点阵（布拉伐格子） 基元、布拉伐格子、格点、单式格子、复式格子 晶体结构＝基元＋空间点阵 布拉伐格子（B格子）＝空间点阵 复式格子＝晶体结构 复式格子≠B格子
2.原胞 初基原胞、基矢、威格纳－赛兹原胞（W－S原胞，对称
位相差，这种振动以波 的形式在整个
晶体中传播，称为格波
xn Aei(tnaq)
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3. 一维双原子链 总 复 习
mM 2n-2
2n-1 2n
2n+1 2n+2 2n+3
Ⅰ. 体系：N个原胞，每个原胞中包括2个原子 (m1=M, m2=m, M>m)。

《固体物理》期末复习要点《固体物理》期末复习要点第一章1.晶体、非晶体、准晶体定义晶体：原子排列具有长程有序的特点。

非晶体：原子排列呈现近程有序，长程无序的特点。

准晶体：其特点是介于晶体与非晶体之间。

2.晶体的宏观特征1）自限性2）解理性3）晶面角守恒4）各向异性5）均匀性6）对称性7）固定的熔点3.晶体的表示，什么是晶格，什么是基元，什么是格点晶格：晶体的内部结构可以概括为是由一些相同的点在空间有规则地做周期性无限分布，这些点的总体称为晶格。

基元：若晶体有多种原子组成，通常把由这几种原子构成晶体的基本结构单元称为基元。

格点：格点代表基元的重心的位置。

4.正格和倒格之间的关系,熟练掌握典型晶体的倒格矢求法5.典型晶体的结构及基矢表示6.熟练掌握晶面的求法、晶列的求法，证明面间距公式7.什么是配位数，典型结构的配位数，如何求解典型如体心、面心的致密度。

一个粒子周围最近邻的粒子数称为配位数。

面心：12 体心：8 氯化铯（CsCl ）：8 金刚石：4 氯化钠（NaCl ）：68.什么是对称操作，有多少种独立操作，有几大晶系，有几种布拉维晶格，多少个空间群。

对称操作：使晶体自身重合的动作。

根据对称性，晶体可分为7大晶系， 14种布拉维晶格，230个空间群。

9.能写出晶体和布拉维晶格10.了解X 射线衍射的三种实验方法及其基本特点 1）劳厄法：单晶体不动，入射光方向不变。

2）转动单晶法：X 射线是单色的，晶体转动。

3）粉末法：单色X 射线照射多晶试样。

11.会写布拉格反射公式12.什么是几何结构因子。

几何结构因子：原胞内所有原子的散射波，在所考虑方向上的振幅与一个电子的散射波的振幅之比。

第二章1.什么结合能，其定位公式晶体的结合能就是将自由的原子(离子或分子) 结合成晶体时所释放的能量。

2.掌握原子间相互作用势能公式，及其曲线画法。

3.什么叫电离能、亲和能、负电性电离能：中性原子失去电子成为价离子时所需要的能量。

3.1 一维晶格的振动
3.1.1 一维单原子链的振动
1. 振动方程及其解 (1)模型：一维无限长的单原子链，原子间距(晶格常量)为
a，原子质量为m。
模型 运动方程
试探解
色散关系
波矢q范围 B--K条件
波矢q取值
一维无限长原子链，m，a，
n-2 n-1 n mm
n+1 n+2
a
..
m x n x n x n 1 x n x n 1
x M 2 n x 2 n 1 x 2 n 1 2 x 2 n
..
x m 2n1 x 2 n 2 x 2 n 2 x 2 n 1
x
Aei2n1aqt
2 n1
x
Bei2naqt
2n
相隔一个晶格常数2a的同种原子，相位差为2aq。
色散关系
2co as q A M 22B0 m 22A 2co as q B0
a h12 h22 h32
由
2π Kh
d h1h2h3
2π
d K 得： h1h2h3
h1h2h3
简立方：a 1 a i,a 2 aj,a 3 a k ,
b12πa2a3 2πi
Ω
a
b22πa3a1 2πj
Ω
a
b32πa1a2 2πk
Ω
a
b1 2π i a
b2 2π j a
2π b3 k
2n-1
2n
2n+1
2n+2
M
m
质量为M的原子编号为2n-2 、2n、2n+2、···
质量为m的原子编号为2n-1 、2n+1、2n+3、···

-9-
整数指数定则。 2.1.3 晶体的解理性 Cleavability of crystals
晶体常具有沿某些确定的方位劈裂的性质，就是晶体的解理性，劈裂成的晶面成为解理 面。晶体之所以具有规则的几何外形，从宏观上来讲正是由于晶体的解理性，显露在晶体外 表的往往是一些解理面。
如图 2.1.1 所示，是晶体外形示意图。晶体的外表面通常呈现出正三角形、正方形、长 方形、正六边形等形状，我们把它们称为晶面 crystal face 。晶面的交线成为晶棱 crystal edge。 由晶棱相互平行的晶面组成晶带 zone，这些相互平行的晶棱成为该晶带的带轴 zone axis。一 块晶体可以有若干个不同的晶带，不同的晶带有不同方向的带轴。在不同的带轴方向，晶体 所表现的物理性质不同，这就是晶体的各向异性。
基元 Basis――晶体结构中重复排列的具体单元，由一个或一群原子组成。 点阵中的格点一般代表基元（若晶体是由单一原子组成）或基元重心的位置。空间点阵 是基元重复排列的方式，是晶体结构的数学抽象，它和晶体结构的关系为： 空间点阵＋基元＝晶体结构。
lattice + basis = crystal tructure
- 13 -
布拉菲格子 A bravais lattice 是一种无限延伸的理想点阵，其中所有的格点周围环境都相 同，在几何上是完全等价的。用生动的比喻来说，我们站在一个原子上还是另一个原子上将 觉察不出任何差别。常以此判断某一点阵是否是布拉菲格子。A bravais lattice is an infinite array of discrete points with an arrangement and orientation that appears exactly the same, from whichever of the points the array is viewed.

复式格子＝晶体结构 复式格子≠B格子
例：晶体结构 ·○ ·○ ·○ A B 一种描述： ·○ ＋ · · · 基元 B格子 另一种描述： · · · ·＋ A子格子
·
○ ○ B子格子
○
二、元胞
1.初基元胞和基矢 初基元胞：B格子中的最小重复区域。 每个初级元胞只包含一个格点。 基矢：在B格子中任取一个格点为原点， 初级元胞的三个棱边为三个矢量a1、 a2、a3 ,其模分别为该方向的最小周 期长度，这三个矢量a1、a2、a3称为 基矢。
4. 自范性和晶面角守恒 自范性：晶体能自发地形成封闭的几 何多面形。 晶面角守恒定律：同一品种的晶体，任 两个对应晶面的夹角不变。 5. 最小自由能和稳定性。 6. 有固定的熔点。
NaCl晶体的若干外形
§1－2 晶体的微观结构
周期性－－又称平移对称性，晶体的根本 特征（主要矛盾）。 一. 空间点阵（布拉菲格子） 二. 基元－－组成晶体的最小结构单元。 1. 把基元抽象成为一点，则晶体抽象 成为空间点阵。
复式格子晶体由几种原子组成但各种原子在晶体中的排列方式都是相同的均为b格子的排列可以说每一种原子都形成一套布拉菲子格子整个晶体可以看成是若干排列完全相同的子格子套构而成
晶体的宏观特性 和微观结构
绪论
研究对象： 固体的结构及其组成粒子（原子、离 子、分子、电子等）之间相互作用与运 动规律，以阐明其性能和用途。 固体物理是固体材料和器件的基础学 科，是新材料、新器件的生长点。
注意事项
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
记好笔记； 掌握固体物理的基本概念、思维方法和学习 方法； 针对某一特殊过程，抓住主要矛盾，突 出主要因素，建立模型。 例如：晶体——周期性； 金属——电子公有化——单电子近 似 ——能带论。 3. 作好作业。

说明：
1.基矢的选法并不唯一确定，（初基元胞 内仅含一个格点）。
2.威格纳－赛兹元胞（W－S元胞，对称元胞）
作法：（1）任选一格点为原点； （2）将原点与各级近邻的格点连线，得 到几组格矢； （3）作这几组格矢的中垂面，这些中垂 面绕原点围成的最小区域称W－S 元胞。（请看模型、动画GT010）
·
○ ○ B子格子
○
二、元胞
1.初基元胞和基矢 初基元胞：B格子中的最小重复区域。 每个初级元胞只包含一个格点。 基矢：在B格子中任取一个格点为原点， 初级元胞的三个棱边为三个矢量a1、 a2、a3 ,其模分别为该方向的最小周 期长度，这三个矢量a1、a2、a3称为 基矢。
基矢选定之后，B格子中的任一格点的位矢 Rn= n1a1+ n2a2+ n3a3 Rn称为格矢，是B格子的数学表示。
布拉菲格子（B格子）＝空间点阵 说 明
1. 2.
基元中A、B可以是不同的原子，或相 同的原子，但周围“ 环境”不同。 每个基元用一个格点来表示。此格点选 在基元的什么地方、代表几个原子并未 限制。
3.每个基元内所含的原子数＝晶体中原子 的种类数。 4.布拉菲格子（B格子）的基本特征：各格 点的情况（基元内涵和周围“ 环境”） 完全相同。 5.晶体结构的一种描述：带基元的B格子。 另一种描述： 单式格子：晶体由一种原子组成。一个 基元仅有一个原子，即一个原子由一个 格点表示。
晶体的宏观特性 和微观结构
绪论
研究对象： 固体的结构及其组成粒子（原子、离 子、分子、电子等）之间相互作用与运 动规律，以阐明其性能和用途。 固体物理是固体材料和器件的基础学 科，是新材料、新器件的生长点。
注意事项
1.
2.

不规则性。
三. 固体物理的一些主要研究方向:
1. 有机固体: 电, 磁, 光, 超导. 2. 量子Hall效应: 整数, 分数. 3. 人工微结构: 半导体超晶格, 量子点, 量子
线, 量子阱, 声子晶体, 光子晶体 4. 准晶体 5. 高温超导
6. C60 7. C纳米管 8. 石墨烯 9. 磁性, 巨磁阻 10. 自旋电子学
点对称操作：在对称操作过程中至少有一 点保持不动。
点对称操作要素： 点：对称中心；线：对称轴；面：对称面。
二、晶体的对称轴定理 若一晶体绕一直线至少转过角或角的整数倍，
其性质复原，称为基转角，称 n 360 为对称轴的轴次。
晶体的对称轴定理：晶体中只有1，2，3，4，6 五 种对称轴。 三、晶体中八种独立的对称要素
1.晶体所具有的自发地形成封闭凸多面体的能力称为自限 性。（能量最小）
2.晶体沿某些确定方位的晶面劈裂的性质，称为晶体的解 理性，这样的晶面称为解理面。
3.晶面角守恒定律:属于同一品种的晶体，两个对应晶面 间的夹角恒定不变。
石英晶体：
a、b 间夹角总是141º47´； a、c 间夹角总是113º08´； b、 c 间夹角总是120º00´。
精品
固体物理第一章晶体
二. 固体的分类
➢晶 体: 规则结构，分子或原子按一定的周期性排列。 长程有序性，有固体的熔点。E.g. 水晶 岩盐
➢ 非晶体：非规则结构，分子或原子排列没有一定的周期性。 短程有序性，没有固定的熔点。 玻璃 橡胶
➢ 准晶体: 有长程的取向序，有准周期性，但无长程周期性 。 没有缺陷和杂质的晶体叫做理想晶体。缺陷: 缺陷是指微量的
二.微观特性: 周期性.
密排六方结构（hcp） 面心立方结构（fcc）

1.4. 晶体的宏观对称性
但是具有4度象转轴不一定同时具有4度旋转轴和 反演中心。
1 = i, 2 = m, 3 = 3 i, 6 = 3 m
(3+i和3+m分别表示3度旋转与反演和反映的联合操作)
1.4. 晶体的宏观对称性
例如正四面体CH4没有4次回转对称轴和反演中心 但我们可以将它作如下图所示操作，而复原。
其中v = a1 . (a2 x a3),为正点阵原胞的 体积。
a2 b2 a1 b1 Fig.1-5-1.倒易 点阵基矢
1.5.倒易点阵
2.性质
由图可见，b1沿a2xa3 ,所确定的平面的法向。由于|a2 x a3| 可视为原胞体积的底面积，如果a2 x a3所确定的平面（晶 面）的面间距为d1, 则， |b1 |=2p|a2 x a3|/ v=2p/d1 同样 |b2 |=2p|a3 x a1|/ v=2p/d2 a3 b3 |b3 |=2p|a1 x a2|/ v=2p/d3 a2 b2 倒易点阵的一个基矢与正点阵中一 a1 组平行晶面对应，该基矢的方向就 b1 是晶面的法线方向，该基矢的大小 Fig.1-5-1.倒易 就是这一组平行晶面面间距倒数的 点阵基矢 2p倍。
1.4. 晶体的宏观对称性
了E点，则E点必定是格点，由于B,C 是等价的，所以将 晶格绕通过C且垂直于晶面的轴顺时针方向转动 q 角后 晶格也应该复原。也就是说，必然存在一个格点F，经 上述转动后与格点D重合。因为,EF//AD,且
EF=BC(1+2cosq),由于EF，
AD在同一晶面上，EF间的 距离应该是BC的整数倍，即 (1+2cosq)为整数，（包括0和 正负整数，因为q 角可能大 于90度），能够满足这一条件

2.1 晶体的宏观特征一、晶体和非晶体1．晶体和非晶体的区别(1)在外形上，晶体具有规则的几何形状，而非晶体则没有．食盐晶体、明矾晶体、石英晶体的形状虽然各不相同，但都有规则的几何形状．有些晶体可以具有多种不同的几何形状，例如雪花可以有多种不同的几何形状，非晶体则没有规则的几何形状．(2)在物理性质上，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的．物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、光的折射性能等．晶体的各向异性是指晶体在不同方向上的物理性质不同．例如晶体在不同的方向上可以有不同的硬度、弹性、导热性能、导电性能等．(3)晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点．晶体在熔化过程中，加热但温度保持不变，直到晶体全部熔化成液体后温度才继续升高．非晶体在熔化过程中，加热时其温度不断升高，非晶体慢慢变软，直到熔化成液态．2．单晶体与多晶体(1)区别：单晶体是一个完整的晶体，如雪花、食盐小颗粒；多晶体是由很多小晶体(称为晶粒)杂乱无章地排列组成的，如常见金属材料铝­锂­锰合金．单晶体在物理性质上表现为各向异性，而多晶体在物理性质上则表现为各向同性．(2)相同点：多晶体与单晶体都有一定的熔点．3．多晶体与非晶体(1)相同点：都没有规则的几何形状，并且在物理性质上都是各向同性的．(2)区别：多晶体有固定的熔点，而非晶体则没有固定的熔点．4．晶体和非晶体的相对性同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说，物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的．例如，天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶(即石英琉璃)就是非晶体．有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体．特别提醒：晶体的规则几何外形是天然形成的，将一单晶体颗粒弄碎成很多小的颗粒，每个小颗粒仍然具有规则的几何外形．。

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简立方（Simple Cubic，简称 SC ）
三个基矢等长并且互相垂直。
a3 a
a2
原胞与晶胞相同。 a1
a1 ai a 2 aj a3 ak
PPT课件
23
体心立方(Body
问题一
Centered
Cub8ic以1, 体B1心C原C2子个)为原顶子
点，分8别向三个顶角
体心立方晶胞中含有几个原子？ 原子引基矢。
PPT课件
11
固体物理学原胞（原胞）特点：
只反映晶格周期性特征 体积最小的周期性重复单元 结点必为顶点，边长等于该方向周期的平行六
面体 六面体内部和面上皆不含其他的结点
PPT课件
12
结晶学原胞（晶胞）的特点：
除反映晶体周期性特征外，还反映其特有 的对称性；
不一定是最小的重复单元； 结点不仅在顶角上，还可在体心或面心； 原胞边长总是一个周期，并各沿三个晶轴
任何基元中相应原子周围的情况相同，但每个基 元中各原子周围情况不同。
c 基元
b a
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3、晶格、原胞
晶格：通过点阵中 的结点，做许多平 行的直线族和平行 的晶面族，点阵就 成为一些网格，即 晶格。
原胞：用来反映晶 体周期性（及对称 性）特征的六面体 单元，有：
固体物理学原胞 结晶学原胞
问题二
体心立方原胞如何选取？
问题三
原胞的基a1矢 a形2 式 a？3
1 2
a3
问题原四胞体a1积 a？2 (i
j
k)
a2
a 2
(i
j
k)
a3
a 2
(i
j
k)
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第一章晶体结构和X射线衍射1.1晶体的特征微观特征固体分类(按结构)晶体长程有序分为单晶体和多晶体准晶体有长程取向性,而没有长程的平移对称性。

非晶体不具有长程序的特点，短程有序。

长程有序：至少在微米量级范围内原子排列具有周期性。

宏观特征自限性、晶面角守恒、解理性、均匀性、晶体的各向异性、对称性、固定的熔点。

晶体的宏观特性是由晶体内部结构的周期性决定的，即晶体的宏观特性是微观特性的反映。

晶体结构及其描述一、晶体结构一个理想的晶体是由完全相同的结构单元在空间周期性重复排列而成的。

所有晶体结构可以用晶格来描述，这种晶格的每个格点上附有一群原子，这样的一个原子群称为基元,基元在空间周期性重复排列就形成晶体结构。

1.晶格+基元=晶体结构(1)晶格晶体的内部结构可以概括为是由一些相同的点子在空间有规则地做周期性无限分布，这些点子的总体称为晶格。

用矢量表示为：),,(321332211取整数nnnnnn++=所对应的点的排列。

晶格是晶体结构周期性的数学抽象。

(2)基元在晶体中适当选取某些原子作为一个基本结构单元，这个基本结构单元称为基元。

基元在空间周期性重复排列就形成晶体结构。

(3)格点晶格中的点子代表着晶体结构中相同的位置，称为格点。

一个格点代表一个基元，它可以代表基元重心的位置，也可以代表基元中任意的点子。

晶格+基元=晶体结构二、原胞的分类1.固体物理学原胞(简称原胞)构造：取一格点为顶点，由此点向近邻的三个格点作三个不共面的矢量，以此三个矢量为边作平行六面体即为固体物理学原胞。

特点：格点只在平行六面体的顶角上，面上和内部均无格点，平均每个固体物理学原胞包含1个格点。

它反映了晶体结构的周期性。

基矢：固体物理学原胞基矢通常用表示。

体积：()321aaaΩ⨯⋅=2.结晶学原胞（单胞、晶胞、惯用晶胞）构造：使三个基矢的主轴尽可能地沿空间对称轴的方向。

它具有明显的对称性和周期性。

特点：结晶学原胞不仅在平行六面体顶角上有格点，面上及内部亦可有格点。

§2.1 晶体的宏观特性一、概念晶体：内部原子呈周期性规则排列;准晶体: 内部原子排列无严格的周期性,但有一定的规律性;非晶体：内部原子排列无严格的周期性二、特征1.长程有序性：理想晶体中原子排列具有三维周期性，称为长程有序；2.自限性与解理性：晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性，称为晶体的自限性；沿某些确定方位的晶面劈裂的性质，这样的晶面称为解理面。

晶体容易沿解理面劈裂，说明平行于解理面的原子层之间的结合力弱，即平行解理面的原子层的间距大，因为面间距大的晶面族的指数低，所以解理面是面指数低的晶面；3.晶面角守恒：属于同一品种的晶体，两个对应晶面（或晶棱）间的夹角不变；4.各向异性：在不同的带轴方向上晶体的物理性质不同。

一些晶格的实例晶格：晶体中原子排列的具体形式，一般称为晶体格子1.简单立方晶格原子球在一个平面内呈现为正方排列，这样的原子球层叠加起来就得到了简单立方格子。

2.体心立方晶格在体心立方晶格中,A层中原子球的距离应该等于A-A层之间的距离,要做到这一点,A层中原子球的间隙△=0.31r0, r0为原子球的半径具有体心立方晶格的金属:Li,Na,K,Rb,Cs,Fe等3.六角密排晶格原子在晶体中的平恒位置,排列应该采取尽可能的紧密方式,对应于结合能最低的位置配位数:一个原子周围的最近邻的原子数,可以被用来描写晶体中粒子排列的紧密程度,这个数称为配位数.晶体有一种全同粒子组成,把粒子看作小圆球,则这些全同的小圆球最紧密的堆积称为密堆积,密堆积所对应的配位数,就是晶体结构中最大的配位数全同的小圆球平铺在平面上,任一个球都与6个球相切.每三个相切的球的中心构成一个等边三角形,并且每个球的周围有6个空隙C层有两种不同的堆法:C层排列之一——六角密排晶格:原子球排列方式按照AB AB AB…,垂直方向的轴称为c 轴例如: Be,Mg,Zn,Cd具有六角密排晶格结构C层排列之二——面心立方晶格结构原子球按照ABC ABC ABC…形成面心立方晶格例如: Cu,Ag,Au,Al具有面心立方晶格结构4.金刚石晶格结构金刚石由碳原子构成,在面心立方晶格结构的基础上多了4个碳原子,这4个原子分别位于4个空间对角线的1/4处,1个碳原子和其它3个碳原子构成了一个正四面体重要的半导体材料,例如,Ge,Si等都有四个价电子,具有金刚石结构5.几种化合物晶体结构NaCl晶格结构:典型的离子晶体,Na+和Cl-离子分别构成面心立方格子,由这两个格子套构而成CsCl结构：是由两个简立方的子晶格彼此沿立方体空间对角线位移1/2的长度套构而成闪锌矿结构立方系的ZnS 具有和金刚石类似的结构,其中的Zn 和S 分别组成面心结构的子晶格沿空间对角线位移1/4的长度套构而成许多重要的化合物,如半导体GaAs,InSb 等是闪锌矿结构§2.２ 晶体结构的周期性与基本定义空间点阵学说空间点阵定义：晶体的内部结构可以概括为是由一些相同的点子在空间有规则地作周期性的无限分布，这些点子的总体称为点阵。

晶体的宏观性能名词解释晶体是指由原子、离子或分子按一定规律排列而形成的具有规则几何形状的固体材料。

晶体的宏观性能是指晶体在宏观上表现出的各种可量化的特征与行为。

本文将对晶体的宏观性能中的几个重要名词进行解释，以加深对晶体的理解。

1. 晶体的晶格常数晶格常数是指晶体中重复排列的晶胞的尺寸大小。

晶胞是晶体中最小的重复单元，晶格常数反映了晶格结构的特征。

晶体的晶格常数可以通过实验测量，也可以通过X射线衍射等方法计算得到。

2. 晶体的晶胞形状晶胞形状描述了晶格的几何形状。

常见的晶胞形状有立方体、六角柱、四面体等。

晶胞形状对晶体的物理性能和化学性质具有重要影响，例如不同形状的晶胞会导致晶体的光学特性、热传导性能等的差异。

3. 晶体的晶体系晶体系是指晶体中晶胞和晶格之间的关系。

根据晶胞形状和晶胞之间的角度，晶体可以分为七个晶体系，分别是立方晶系、四方晶系、正交晶系、单斜晶系、菱形晶系、三斜晶系和六角晶系。

不同的晶体系具有不同的晶格常数和晶胞形状，影响晶体的物理和化学性质。

4. 晶体的晶体平面和晶体方向晶体平面是指晶格平面，晶体方向则是指晶格的方向。

每个晶体平面和晶体方向都有其特定的指数表示。

晶体平面和晶体方向对晶体的外观和物理性质都有重要影响，对于研究晶体的生长和加工具有重要意义。

5. 晶体的晶体缺陷晶体缺陷是指晶体中由于各种原因引起的晶格结构的不完整性。

常见的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷。

晶体缺陷对晶体的性能和行为具有显著影响，例如晶体的导电性、机械强度等。

6. 晶体的晶体结构晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式。

晶体结构可以通过实验方法，如X射线衍射、电子显微镜等进行表征。

常见的晶体结构有金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体等。

通过对晶体的宏观性能名词解释，我们可以更深入地了解晶体的结构与性能之间的关系。

晶体是材料学和固态物理学研究中的重要领域，对于我们的生活和科技发展都具有重要意义。

更深入地了解晶体的宏观性能将有助于我们开发新型晶体材料，改善现有材料的性能，推动科技进步。

固体物理学课程综述固体物理学是20世纪物理学发展最快的一门学科，几十年来，以固体物理学的能带理论为基础，科学家在半导体、激光、超导、磁学等现代科学研究方面取得了重大突破，有关研究成果已经迅速转化为生产力，并带动了整个信息科学技术群的高速发展。

第一章、晶体结构1、晶体的宏观特性1、长程有序：晶体内部的原子的排列是按照一定得规则排列的。

这种至少在微米级范围内的规则排列称为长程有序。

长程有序是晶体材料具有的共同特征。

在熔化过程中，晶体长程有序解体时对应一定得熔点。

2、自限性与解理性：晶体具有自发形成封闭多面体的性质称为晶体的自限性。

晶体外形上的这种特性是晶体内部原子有序排列的反应。

一个理想完整的晶体，相应地晶体面具有相同的面积。

晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质称为晶体的解理性，相应地晶面称为解理面。

3、晶面角守恒：由于生长条件的不同，同一种晶体外形会有一定得差异，但相应的两晶面之间的夹角却总是恒定的。

即属于同种晶体的两个对应晶面之间夹角恒定不变的规律称为晶面守恒定律。

4、各向异性：晶体的物理性质在不同方向上存在着差异的现象称为晶体的各向异性。

晶体的晶面往往排列成带状，晶面间的交线互相平行，这些晶面的组合称为晶带，晶棱的共同方向称为该晶带的带轴。

由于各向异性，在不同带轴方向上，晶体的物理性质是不同的。

晶体的各向异性是晶体区别于非晶体的重要特性。

因此对于一个给定的晶体，其弹性常数、压力常数、介电常数、电阻率等一般不再是一个确定的常数。

通常要用张量来表述。

2、固体物理学原胞（原胞）与布拉维原胞（晶胞、结晶学原胞）的区别答：晶格具有三维周期性，因此可取一个以结点为顶点、边长分别为3个不同方向上的平行六面体作为重复单元来反映晶格的周期性，这个体积最小的重复单元称为固体物理学原胞，简称原胞。

在同一晶格中原胞的选取不是唯一的，但他们的体积都是相等的。

为了反映周期性的同时，还要反映每种晶体的对称性，因而所选取的重复单元的体积不一定最小。

二、晶体宏观特征
1、晶体具有锐熔性，即：晶体具有一定的熔点。
• 在熔化过程中，晶体的长程 有序解体时对应着一定的熔点。 • 非晶体，在凝结过程中不经 过有序化的阶段，分子间的结 合是无规则的，故没有固定的 熔点。
2、晶体具有各向异性特征 * 力学
如：解理性、弹性模量等
石墨，石墨烯，诺贝尔奖
2、晶体具有各向异性特征 * 磁学
因此，晶面夹角的守恒性是反映晶体品种的特 征因素。
如：磁各向异性
2、晶体具有各向异性特征 * 电学
如：电导率、压电性质
3、单晶体的外形具有一定的规则性
发育良好的天然单晶 体在外形上往往非常 地规则，呈凸多面体。
4、晶面夹角守恒：
属于同一品种的晶体，两个相对应晶面之间的夹角恒定 不变。
晶体在外形上具有一定的规则性，但是，晶 体外形的规则性不是晶体的本质特征。 对于同一品种的晶体，不论其外形如何，总具 有一套特征性的晶面夹角。 同一品种的晶体，不论其外形如何，其内部结 构总是相同的。这种内部结构的共同性就表现为晶 面夹角的守恒性。
第一节晶体的宏微观特征第一章晶体结构11晶体的宏观微观特征12晶体的微观结构13常见晶体的结构14晶体的对称性15晶面与晶向16晶体
一、晶体结构
二、晶体的结合
三、晶格振动 四、晶体缺陷
五、固态电子论、固体能带论
第一章 晶体结构
晶体：长程有序
单晶Si太阳能电池非晶体：短 Nhomakorabea有序非晶Si太阳能电池
准晶：长程准周期平移序
Al6Mn合金
&晶体学不允许的长程取向序
第一节 晶体的宏/微观特征
一、晶体的微观特征
晶体微观结构的周期性: 组成晶体的粒子在空间呈现出周期性的无限排列 （长程、有序）。